Климатическое исполнение УХЛ1 для контейнерной газопоршневой электростанции предполагает её эксплуатацию в температурном диапазоне от -60 до +40 градусов. Поэтому одним из ключевых требований к ГПУ для субарктической зоны является использование охлаждающей жидкости с верхним порогом кристаллизации не выше -60 градусов.
Требования по температуре
Поскольку верхний порог кристаллизации любой охлаждающей жидкости является не фиксированной, а плавающей величиной, зависящей от целого ряда факторов, то необходим некоторый запас по температуре. С учётом этого запаса верхний порог кристаллизации охлаждающей жидкости для ГПЭС в исполнении УХЛ1 должен быть не выше -65 градусов. Этому требованию соответствует охлаждающая жидкость ОЖ-65 с содержанием этиленгликоля примерно 65-68%.
Также необходимо учитывать нелинейную зависимость верхней температура начала кристаллизации от содержания этиленгликоля. Например, охлаждающая жидкость с содержанием этиленгликоля 60% имеет температуру начала кристаллизации около -50 градусов, а с содержанием гликоля 54% - около -45 градусов.
Возможные проблемы
Большинство производителей газопоршневых двигателей указывают максимальную долю этиленгликоля в охлаждающей жидкости не более 60%, что соответствует верхней температура начала кристаллизации -50 градусов. В действительности такое содержание этиленгликоля в охлаждающей жидкости является далеко не самым оптимальным с точки зрения эксплуатации самого двигателя. Поскольку, чем больше этиленгликоля в охлаждающей жидкости, тем хуже её свойства (за исключением понижения верхней температуры кристаллизации).
1.Повышение вязкости
Этиленгликоль обладает более высокой вязкостью по сравнению с водой. При увеличении его концентрации вязкость раствора значительно возрастает — в 4–5 раз в зоне положительных температур и в 10–15 раз при приближении к температуре кристаллизации. Это усложняет циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя и увеличивает нагрузку на насосы.
2. Снижение теплоёмкости и теплопроводности
Теплоёмкость и теплопроводность водных растворов этиленгликоля ниже, чем у воды. Причём, чем больше концентрация этиленгликоля в охлаждающей жидкости, тем эти показатели ниже, что ухудшает способность жидкости отводить тепло от двигателя со всеми вытекающими последствиями для его ресурса.
3. Усиление коррозионной активности
Этиленгликоль сам по себе обладает высокой коррозионной активностью по отношению к металлам. При повышении его концентрации риск коррозии металлических элементов системы охлаждения двигателя существенно возрастает, даже при наличии ингибиторов коррозии (присадок). Продукты окисления этиленгликоля (гликолаты) могут разрушать антикоррозионные присадки, что дополнительно усиливает коррозию.
Короче говоря, заливать в любой ДВС охлаждающую жидкость с очень высокой концентрацией этиленгликоля крайне нежелательно. Хотя в ряде случаев и приходится.
Выводы
1.Максимальная концентрация этиленгликоля в охлаждающей жидкости на уровне 60%, который допускают многие (если не большинство) производители газопоршневых двигателей, не обеспечивает требование климатического исполнения УХЛ1 по верхней температуре начала кристаллизации (-50 градусов вместо требуемых -65 градусов).
2.Концентрация 60% (не говоря уже о 65-68% в ОЖ-65) этиленгликоля в охлаждающей жидкости не является безопасной для двигателя, поскольку этиленгликоль в таком количестве ухудшает её рабочие характеристики из-за роста вязкости, снижения теплопереноса и усиления коррозии.
3.Оптимальное содержание этиленгликоля в охлаждающей жидкости, циркулирующей в системе охлаждения двигателя, составляет от 40 до 50%, что соответствует верхней температуре кристаллизации от -25 до -35 градусов.
Практические рекомендации касательно конструктивных решений ГПЭС в варианте УХЛ1 с учётом всего вышесказанного - это тема для отдельного разговора...